本发明提供了一种图案化碳纳米管阴极的透射式X射线源结构,其包括碳纳米管、导电底座、绝缘罩、铍窗、导电环和球管,将碳纳米管作为X射线源集成到导电底座的凹槽内并由绝缘罩压紧固定,通过对导电底座施加电压,激发碳纳米管端面的电子,同时通过对导电环施加电压,实现铍窗表面的金属薄膜施加零电位,从而将碳纳米管端面的电子拉出,轰击在金属薄膜表面产生X射线。采用本发明,既能解决传统X射线源采用热阴极作为电子源而导致工作温度高、功耗大、不利于实现小型化的问题,又能回避传统采用大块的金属作为阳极靶的设计,大大减轻产品重量,满足向前照射及体内医疗的使用,且具有结构紧凑、组装简单、体积小巧、使用方便、功率低、成本低等优点。